РосТепло.ru - Информационная система по теплоснабжению
РосТепло.ру - всё о теплоснабжении в России

От редакции: Предлагаем вниманию читателей материал, первоначально представленный на страницах журнала «Энергоэффективность» (г. Минск), о способе предотвращения коррозии внутреннего ствола металлических дымовых труб, возникающей в результате конденсации влаги, которая содержится в продуктах горения.

Анализ режимно-тепловых параметров эксплуатации самонесущих металлических дымовых труб малой и средней мощности

К.т.н. С.Р.Левандовский, технический директор, УЧП «МНФ»,

к.т.н. Е.В. Афанасенко, государственный инспектор,
Могилевское областное управление по надзору
за рациональным использованием ТЭР, г. Могилев,
Республика Беларусь

Повышение энергоэффективности эксплуатируемых в настоящее время котлоаг- регатов серьезно ограничивается тем, что с целью исключения коррозии на внутренней поверхности дымовых труб, возникающей в результате образования конденсата, отработанные топочные газы по действующему регламенту должны выбрасываться в атмосферу при температуре не менее 120-170 ОС. Очевидно, что в соответствии с современными требованиями энергосбережения крайне необходимо до

полнительно использовать тепловой потенциал достаточно горячих топочных газов для получения вторичных энергоресурсов.

К настоящему времени специалистами УЧП «МНФ» (г. Могилев, Республика Беларусь) разработан и апробирован в промышленной практике новый утилизатор тепла топочных газов, который позволяет повысить параметры энергоэффективности существующих котельных установок без их существенной модернизации. Утилизатор позволяет в полной мере отобрать дополнительное тепло из дымовых газов с полезным понижением их температуры перед выбросом в атмосферу со 120-170 до 80-90 ОС.

Однако, несмотря на объективную полезность, широкое применение новых утилизаторов тепла дымовых газов, по мнению авторов, лимитируется устаревшими подходами к режимно-тепловым регламентам эксплуатации дымовых труб, которые в настоящее время назначаются без учета реальной картины происходящих в них аэродинамических и тепло-массообменных процессов.

Известно, что при сжигании природного газа, образующего влагу в процессе горения, местных видов топлива, имеющих в ряде случаев высокую начальную влажность, а также при работе котельных в «плавающем» (переменном) режиме (и даже в штатном режиме) без применения утилизаторов тепла дымовых газов, имеют место отклонения от проектных значений тепло-влажностного и аэродинамического режимов работы труб. Например, это подтверждается вытеканием конденсата из дымовой трубы высотой 40 м и диаметром 1 м, работающей в штатном режиме от котла ТГ-3 при температуре уходящих газов 120 ОС и температуре наружного воздуха -5 ОС без применения утилизатора тепла дымовых газов (рис. 1а). На рис. 1б виден результат коррозии металла трубы в виде чешуек ржавчины.

Как показали расчеты и практические исследования авторов в зимних условиях, даже при «стандартной» начальной температуре дымовых газов (около 120 ОС) из-за высокой теплопроводности металла и интенсивного внешнего конвективного теплообмена с атмосферными потоками имеет место постепенное снижение температуры дымовых газов по высоте трубы. Особенно этот процесс доминирует во внутренней «пристенной» зоне. При этом наблюдается уменьшение температуры дымовых газов ниже «точки росы» содержащейся в них влаги. В этих условиях конденсат продуктов горения, а именно влага с примесями агрессивных по отношению к металлу кислот, выпадает в верхней части трубы и в виде жидкостной пленки стекает по всей ее высоте, что неизбежно приводит к внутренней коррозии ствола. В то же время возможность длительной эксплуатации дымовых труб из углеродистой стали может быть обеспечена только при условии исключения эффекта внутренней химической коррозии. Как подтверждают многочисленные исследования, коррозия трубы при этом не связана с прохождением через нее газообразных ангидридов, а определяется исключительно появлением и накоплением соответствующих кислот при конденсации влаги на внутренней ее поверхности.

Для исключения конденсации влаги, приводящей к внутренней коррозии дымовой трубы, авторами предлагается проводить ее внешнюю дискретную теплоизоляцию по расчетным параметрам, которые гарантированно обеспечивают температуру внутренней поверхности у оголовка трубы выше значения температуры «точки росы» (55-60 ОС). Дискретную теплоизоляцию следует частично укладывать снизу вверх по высоте трубы до отметки, минуя которую, дымовые газы двигаются по теплонеизолированной части. При этом дымовые газы сохраняют требуемый тепловой потенциал и покидают трубу с температурой у оголовка не ниже температуры «точки росы».

Указанный подход проиллюстрирован сравнительным графиком распределения температур внутренней поверхности исходной и дискретно-теплоизолированной трубы при одинаковых внешних условиях (рис. 2).

Как видно из сравнительного графика, ориентировочная высота укладки дискретной теплоизоляции примерно составляет 1/3 части высоты трубы, в начале которой внутренняя ее поверхность имеет значение температуры «точки росы».

Следует отметить, что подача дымовых газов даже с рекомендуемой рабочей температурой около 120 ОС в металлическую самонесущую трубу на практике не исключает конденсации влаги с примесями агрессивных по отношению к металлу кислот на ее внутренней поверхности. В связи с этим конструктивное исполнение металлических самонесущих труб нуждается в усовершенствовании как с целью устранения негативного эффекта коррозии, так и с целью обеспечения глубокой утилизации тепла отходящих дымовых газов при снижении их температурного потенциала до 80-90 ОС с пропорциональным подъемом энергоэффективности существующих котлоагрегатов.

Кроме того, эффект конденсации влаги в трубах прогрессирует при работе отопительных котельных в «плавающем» режиме, что характерно для сферы жилищно-коммунального хозяйства.

Применение утилизаторов в работе котлоагрегатов не исключает в полном объеме конденсацию влаги на внутренней поверхности дымовых труб. Поэтому вопросы применения утилизаторов и дискретной теплоизоляции труб необходимо решать совместно. С учетом существенного эффекта энергосбережения за счет получения вторичных топливно-энергетических ресурсов в утилизаторе тепла срок окупаемости мероприятия по внешней дискретной теплоизоляции дымовых труб не превышает

0,1-0,2 года.

С.Р.Левандовский, Е.В. Афанасенко, Анализ режимно-тепловых параметров эксплуатации самонесущих металлических дымовых труб малой и средней мощности

Источник: Журнал "Новости теплоснабжения" №8 (108), 2009 г. , www.ntsn.ru

Оставить комментарий

Тематические закладки (теги)

Тематические закладки - служат для сортировки и поиска материалов сайта по темам, которые задают пользователи сайта.

Тематические закладки пользователей:

Tеги: дымовые трубы

Похожие статьи:

Конференция «Теплоснабжение 2017: функционирование в новых условиях»

Подробнее